轴承基础信息

轴承载荷及寿命

基础额定动载荷及额定寿命

滚动轴承的基本技术要求有：
高负载
低噪音，低振动
高硬度
低摩擦
高精度
高可靠性

可靠性或耐久性的要求有一个时间期限，在此期限内还要保证其他所有要求。可靠性要求（广义的寿命）包括润滑脂和噪音寿命以及疲劳寿命。可靠性会因各种各样类型的损伤和劣化而降低。
不适当的操作、安装。润滑和配合都是导致轴承寿命低于计算寿命的主要原因。不注重如何恰当地维护、安装或操作，动态的轴承将由于轴承载荷的重复应力产生的滚动疲劳而最终失效。
轴承的使用寿命可从两个方面来检验：1.从检验方面，若疲劳痕迹显现出来，那么久认为该轴承不适宜继续使用；2.以小时或转数计的轴承寿命可作为一个极限来预先确定，超过该值时轴承会自动更换。
由于计算的疲劳寿命将随相同载荷条件下的轴承尺寸和类型变化，所以必须及其注意载荷条件的分析及最终选用的轴承应满足应用要求。
单个轴承的疲劳寿命是各不相同的。当一组相同轴承在相同条件下工作时。就会出现统计学上的分散现象。使用平均寿命对于选择滚动轴承不是一个充分条件。取而代之，大部分轴承都可以达到的极限寿命才是更加适合的。
因此，额定寿命和基本额定动载荷Cr或Ca用以下定义来确定：

1. 基本额定寿命是，一组相同的轴承在相同条件下独立的运转，其中90%的轴承能回转到因转动疲劳而引起材料损伤之前的总转数（或在给定恒速下的总运转小时数）。
2. 基本额定动载荷（Cr或Ca）是，轴承寿命为一百万转时所承受的方向恒定、大小恒定的轴承载荷。恒定方向的径向或者轴向载荷(分别对应向心轴承和推力轴承)用作基本额定载荷。

对于球轴承的额定寿命，可以用下列公式（1）和（2）计算

 

L₁₀=(C/P)³ ( 公式 1 )

 

如果速度是恒定的，通常用运转小时数来表达：

 

L_10h=L₁₀·10⁶/(60·n)=(C/P)³·10⁶/(60·n) （公式 2）

 

式中:
L₁₀: 基本额定寿命 [10⁶转]
L_10h: 基本额定寿命（以小时计）
C :基本额定动载荷 (N)
P : 轴承载荷 (当量动载荷) (N)
n :转速 (rpm)

当量动载荷

所谓当量动载荷指的是一个基油恒定方向和大小的载荷。于是使用此载荷作轴承寿命的理论计算将模拟实际轴承寿命。这个载荷在为向心轴承作计算时称之为径向当量动载荷。再为推力轴承作计算时就称为轴向当量动载荷
公式3用来计算向心轴承的当量动载荷，深沟球轴承和角接触球轴承的理论值可在表一和表二中查到

P = X·Fr + Y·Fa ( 公式 3 )

Th

Fr	径向载荷 [N]
Fa	轴向载荷 [N]
X	径向载荷系数
Y	轴向载荷系数
e	载荷分配系数
P	轴承载荷 (当量动载荷) (N)

 

表一: 深沟球轴承（单列和双列）的计算参数

轴承类型	对应轴向载荷(N)	单列深沟球轴承				双列深沟球轴承				e
		Fa/Fr≤e		Fa/Fr＞e		Fa/Fr≤e		Fa/Fr＞e
	h0*Fa/C0	X	Y	X	Y	X	Y	X	Y
深沟球轴承 (CN)	0.172	1	0	0.56	2.30	1	0	0.56	2.30	0.19
	0.345				1.99				1.99	0.22
	0.689				1.71				1.71	0.26
	1.030				1.55				1.55	0.28
	1.380				1.45				1.45	0.30
	2.070				1.31				1.31	0.34
	3.450				1.15				1.15	0.38
	5.170				1.04				1.04	0.42
	6.890				1.00				1.00	0.44
深沟球轴承 (C3)	0.172	1	0	0.46	1.88	1	2.18	0.75	3.06	0.29
	0.345				1.71		1.96		2.78	0.32
	0.689				1.52		1.76		2.47	0.36
	1.030				1.41		1.63		2.29	0.38
	1.380				1.34		1.55		2.18	0.40
	2.070				1.23		1.42		2.00	0.44
	3.450				1.10		1.27		1.79	0.49
	5.170				1.01		1.17		1.64	0.54
	6.890				1.00		1.16		1.63	0.54
深沟球轴承 (C4)	0.172	1	0	0.44	1.47	1	1.65	0.72	2.39	0.38
	0.345				1.40		1.57		2.28	0.40
	0.689				1.30		1.46		2.11	0.43
	1.030				1.23		1.38		2.00	0.46
	1.380				1.19		1.34		1.93	0.47
	2.070				1.12		1.28		1.82	0.50
	3.450				1.02		1.14		1.66	0.55
	5.170				1.00		1.12		1.63	0.56
	6.890				1.00		1.12		1.63	0.56

表二: 角接触球轴承（单列和双列）的计算参数

轴承类型	轴向载荷(N)	单列角接触球轴承轴承				双列角接触球轴承轴承				e
		Fa/Fr≤e		Fa/Fr＞e		Fa/Fr≤e		Fa/Fr＞e
		X	Y	X	Y	X	Y	X	Y
接触角 40°	——	1	0	0.35	0.57	——	——	——	——	1.14
接触角 25°	——	——	——	——	——	1	0.92	0.67	1.41	0.68
接触角 30°	——	——	——	——	——	1	0.78	0.63	1.24	0.8

Fa	轴向载荷 [N]
C0	基本额定静载荷 [N] (深沟球轴承)
h0	相对应轴向载荷 (深沟球轴承)